癌细胞是从正常细胞经过一个复杂的“转化”过程发展而来。这个过程的第一步是启动，使原来细胞的基因物质变癌化，如化学物质、病毒、放射线、紫外光等致癌物可促使其癌化。但是，不是所有的细胞都对致癌物一样敏感，细胞中的基因缺陷或其它称为启动剂的物质可使细胞更敏感，甚至慢性物理刺激也可使细胞变得更敏感而癌化。第二步，即促进作用，可使一个经过启动的癌化细胞变成癌细胞，但其对没有启动的细胞是不起作用的。由此可见，细胞敏感和致癌物共同作用是癌症发生必需的。

在一个正常细胞变成一个癌细胞的过程中，最根本的是它的DNA发生了变化。例如一种叫费城染色体的异常染色体在80％的慢性髓细胞白血病的病人中发现，基因改变也在脑肿瘤、结肠癌、乳腺癌、肺癌以及骨癌中发现。

在正常情况下，当细胞发生癌变时，机体免疫监视及清除系统常常能消灭它。当免疫系统功能不正常时，如患有艾滋病的人群和接受过免疫抑制药物治疗以及患有某种自身免疫疾病的人中，癌症更可能发生。但免疫系统也不是万能的，有时即使其功能正常，癌细胞也能逃避免疫系统的保护监视作用。